Os sistemas de proteção dos elementos da rede elétrica desempenham um papel de fundamental importância na segurança e confiabilidade dos sistemas de potência. A não atuação ou a atuação incorreta dos relés de proteção durante uma falta localizada em um componente da rede pode transformar-se em um evento sistêmico de grandes proporções (blecaute). Esses eventos trazem riscos e elevados prejuízos econômicos à sociedade. A proteção dos geradores síncronos, apesar do alto custo e complexidade deste tipo de equipamento, não recebe a mesma atenção na literatura que a dedicada à proteção de outros elementos da rede, como, por exemplo, a das linhas de transmissão. Isso decorre do menor número de geradores existentes na rede e também da ideia que as faltas neste tipo de equipamento são menos frequentes. Este trabalho aborda os principais aspectos envolvidos com o projeto de um sistema de proteção para geradores síncronos de grande porte. Incialmente, discutese os principais conceitos associados com os geradores, de interesse para a tarefa de proteção. Particular atenção é dedicada às formas de aterramento e aos critérios adotados para projeto do resistor de aterramento utilizado nesse equipamento. Em seguida, apresentam-se as principais funções de proteção aplicáveis aos geradores, particularmente aquelas voltadas para a detecção de faltas nos enrolamentos do estator. Discute-se também os critérios de ajustes dos parâmetros dessas funções. Descreve-se o uso de uma plataforma laboratorial, baseada em simulador de tempo real (RTDS), para ensaio e análise do sistema de proteção visando validar seu correto desempenho frente às possíveis condições operativas que podem ser encontradas em campo. Finalmente, utilizando os conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho, desenvolve-se um estudo de caso, onde é realizado o projeto e implementação do sistema de proteção dos geradores de uma usina hidrelétrica hipotética. Para avaliar e analisar o desempenho do sistema de proteção dessa rede exemplo, parametrizou-se o IED G60 (GE) e realizou-se inúmeras simulações na plataforma de testes proposta. / Protection systems play a critical role in the safety and reliability of electric power systems. The non-operation or wrong operation of protective relays during a fault in a network element can evolve to a systemic event in large scale (blackout). These events bring risks and high economic losses to society. Despite the high cost and complexity, the protection of synchronous generators has not received much attention in the literature devoted to protection of other network elements, such as transmission lines. This stems from the smaller number of generators in the network and also the idea that the faults in this type of equipment are less frequent. This research discusses the main aspects involved in the design of a protection system for large synchronous generators. Initially, it discusses the key concepts of interest to the generation protection. Particular attention is given to grounding techniques and the criteria adopted for the design of grounding resistors used in those equipment. Then the main protection functions applicable to generators are presented, particularly those related to fault detection in the stator windings. The criteria for setting the parameters of these functions are also discussed. After that, the use of a laboratory shelf, based on Real-Time Digital Simulator (RTDS) for testing and analysis of the protection system, is described in order to validate the correct performance in face of possible operating conditions in the field. Finally, a study case is developed using the concepts developed throughout the research. Then, the design and implementation of the protection system of generators of a hypothetical hydroelectric plant are carried out. To evaluate and analyze the performance of this example network protection system, parameterized up IED G60 (GE) and held numerous simulations in the proposed test platform.

Este trabalho propõe uma metodologia baseada em técnicas inteligentes capaz de fornecer uma coordenação otimizada de relés direcionais de sobrecorrente instalados em sistemas de energia elétrica. O problema é modelado como um caso de programação não linear inteira mista, em que os relés permitem ajustes discretizados de múltiplos de tempo e/ou múltiplos de corrente. A solução do problema de otimização correspondente é obtida através de uma metaheurística nomeada como Discrete Particle Swarm Optimization. Na literatura técnico-científica esse problema geralmente é linearizado e aplicam-se arredondamentos das variáveis discretas. Na metodologia proposta, as variáveis discretas são tratadas adequadamente para utilização na metaheurística e são apresentados os resultados que foram comparados com os obtidos pelo modelo clássico de otimização implementado no General Algebraic Modeling System (GAMS). Tendo em vista os aspectos observados, o método permite ao engenheiro de proteção ter um subsídio adicional na tarefa da coordenação dos relés direcionais de sobrecorrente, disponibilizando uma técnica eficaz e de fácil aplicabilidade ao sistema elétrico a ser protegido, independentemente da topologia e condição operacional. / This work proposes a methodology that based on intelligent technique to obtain an optimized coordination of directional overcurrent relays in electric power systems. The problem is modeled as a mixed integer nonlinear problem, because the relays allows a discrete setting of time and/or current multipliers. The solution of the proposed optimization problem is obtained from the proposed metaheuristic named as Discrete Particle Swarm Optimization. In scientific and technical literature this problem is usually linearized and discrete variables are rounded off. In the proposed method, the discrete variables are modeled adequately in the metaheuristic and the results are compared to the classical optimization solvers implemented in General Algebraic Modeling System (GAMS). The method provides an important method for helping the engineers in to coordinate directional overcurrent relays in a very optimized way. It has high potential for the application to realistic systems, regardless of topology and operating condition.

Os sistemas de proteção dos elementos da rede elétrica desempenham um papel de fundamental importância na segurança e confiabilidade dos sistemas de potência. A não atuação ou a atuação incorreta dos relés de proteção durante uma falta localizada em um componente da rede pode transformar-se em um evento sistêmico de grandes proporções (blecaute). Esses eventos trazem riscos e elevados prejuízos econômicos à sociedade. A proteção dos geradores síncronos, apesar do alto custo e complexidade deste tipo de equipamento, não recebe a mesma atenção na literatura que a dedicada à proteção de outros elementos da rede, como, por exemplo, a das linhas de transmissão. Isso decorre do menor número de geradores existentes na rede e também da ideia que as faltas neste tipo de equipamento são menos frequentes. Este trabalho aborda os principais aspectos envolvidos com o projeto de um sistema de proteção para geradores síncronos de grande porte. Incialmente, discutese os principais conceitos associados com os geradores, de interesse para a tarefa de proteção. Particular atenção é dedicada às formas de aterramento e aos critérios adotados para projeto do resistor de aterramento utilizado nesse equipamento. Em seguida, apresentam-se as principais funções de proteção aplicáveis aos geradores, particularmente aquelas voltadas para a detecção de faltas nos enrolamentos do estator. Discute-se também os critérios de ajustes dos parâmetros dessas funções. Descreve-se o uso de uma plataforma laboratorial, baseada em simulador de tempo real (RTDS), para ensaio e análise do sistema de proteção visando validar seu correto desempenho frente às possíveis condições operativas que podem ser encontradas em campo. Finalmente, utilizando os conceitos desenvolvidos ao longo do trabalho, desenvolve-se um estudo de caso, onde é realizado o projeto e implementação do sistema de proteção dos geradores de uma usina hidrelétrica hipotética. Para avaliar e analisar o desempenho do sistema de proteção dessa rede exemplo, parametrizou-se o IED G60 (GE) e realizou-se inúmeras simulações na plataforma de testes proposta. / Protection systems play a critical role in the safety and reliability of electric power systems. The non-operation or wrong operation of protective relays during a fault in a network element can evolve to a systemic event in large scale (blackout). These events bring risks and high economic losses to society. Despite the high cost and complexity, the protection of synchronous generators has not received much attention in the literature devoted to protection of other network elements, such as transmission lines. This stems from the smaller number of generators in the network and also the idea that the faults in this type of equipment are less frequent. This research discusses the main aspects involved in the design of a protection system for large synchronous generators. Initially, it discusses the key concepts of interest to the generation protection. Particular attention is given to grounding techniques and the criteria adopted for the design of grounding resistors used in those equipment. Then the main protection functions applicable to generators are presented, particularly those related to fault detection in the stator windings. The criteria for setting the parameters of these functions are also discussed. After that, the use of a laboratory shelf, based on Real-Time Digital Simulator (RTDS) for testing and analysis of the protection system, is described in order to validate the correct performance in face of possible operating conditions in the field. Finally, a study case is developed using the concepts developed throughout the research. Then, the design and implementation of the protection system of generators of a hypothetical hydroelectric plant are carried out. To evaluate and analyze the performance of this example network protection system, parameterized up IED G60 (GE) and held numerous simulations in the proposed test platform.

A participação social é um elemento essencial para que se possa garantir legitimidade e governabilidade no planejamento e implantação de políticas públicas. O presente trabalho teve como objetivo analisar a participação da população no processo de gerenciamento de riscos ambientais, e também avaliar se a percepção dos cidadãos pode contribuir para o diagnóstico da vulnerabilidade e riscos, e desta forma subsidiar a gestão do problema em nível local. O estudo foi realizado na bacia hidrográfica do rio Indaiá - Ubatuba, São Paulo Brasil, com área de 37,6 Km2, abrangendo os bairros do Perequê-açu, Barra Seca, Taquaral, Casanga e Sumidouro. Conforme o mapeamento realizado pelo Instituto Geológico do Estado de São Paulo (SÃO PAULO, 2006), esta bacia possui extensas áreas com riscos de inundações, escorregamentos de terra e queda de blocos. Para contextualizar a questão da participação social na gestão de riscos, foram analisados os instrumentos legais e políticas públicas em nível federal, estadual e municipal a partir da Constituição de 1988, tendo como foco principal a etapa de prevenção. O estudo da percepção ambiental teve como base teórica e conceitual as obras de Tuan (1983) e Del Rio e Oliveira (1996). Acompanhou-se também a tendência dos estudos da vulnerabilidade do lugar de Marandola Jr.; Hogan (2004a; 2004b; 2005). Para o levantamento das informações junto à população utilizou-se diversas metodologias. Na consulta junto à população foram aplicados 209 questionários, e realizadas entrevistas com educadores e lideranças locais. As atividades participantes incluíram a realização de um curso e de uma reunião comunitária sobre mapeamento e prevenção de riscos ambientais. Os resultados da análise da percepção dos participantes sobre elementos da vulnerabilidade e riscos foram representados cartograficamente e correlacionados com as informações do mapeamento técnico existente, sendo analisados seis casos específicos que demonstram problemas quanto à gestão de riscos. A falta de informações e orientações sobre a questão e o desconhecimento de grande parte dos entrevistados sobre os instrumentos de gestão e o mapeamento técnico existente, demonstram que a população local não participa do processo de gestão de riscos ambientais na área de estudo, comprovando-se a hipótese inicialmente formulada. Os recursos utilizados para coleta e espacialização dos dados se mostraram eficazes, propiciando o levantamento de informações relevantes sobre a vulnerabilidade, os perigos e riscos ambientais a partir do olhar da comunidade sobre o lugar. Estas informações podem subsidiar diretrizes e ações do poder público na prevenção de riscos ambientais. Recomenda-se a adoção de um processo participativo de gestão de riscos, com canais de diálogo e de educação aproximando a sociedade do Sistema de Proteção e Defesa Civil. / Social participation is an essential element that can ensure legitimacy and governance in the planning and implementation of public policies. This study aims to analyze the participation of the population in the process of environmental risk management, and evaluate the perception of the citizens can contribute to the diagnosis of vulnerability and risk, and thus support the management of the problem at the local scale. The study was conducted in the river basin Indaiá - Ubatuba, Sao Paulo - Brazil, with an area of 37.6 km2, covering the districts of Perequê-açu, Barra Seca, Taquaral Casanga and Sink. As the mapping done by the Geological Institute of the State of São Paulo (SAO PAULO, 2006), this basin has large areas at risk of flooding, landslides and land falling blocks. To contextualize the issue of social participation in risk management, the legal and public policy at the federal, state and municipal governments, were analyzed from the Constitution of 1988, focusing primarily on the prevention stage. The study of environmental perception was based on theoretical and conceptual works of Tuan (1983) and Del Rio and Oliveira (1996). It is also followed the trend of studies of the vulnerability of the place of Marandola Jr.; Hogan (2004a, 20 04b, 2005). For collecting the information on the population, 209 questionnaires and interviews were applied with educators and local leaders. The activities included the realization of a course and a community meeting on mapping and environmental risk prevention. The results of the analysis of the participants\' perceptions about aspects of vulnerability and risks were represented cartographically and correlated with technical information mapping existing, and six cases were analyzed that demonstrate specific issues regarding the management of risks. The lack of information and guidance on the issue and ignorance of most of the interviewees regarding the management tools and mapping existing technical, demonstrate that the local population does not participate in the process of environmental risk management in the study area, confirming the hypothesis initially formulated. The resources used for data collection and data mapping are efficient, providing a survey of relevant information about the vulnerability, hazards and environmental risks from the look of the community about the place. These informations can support policies and government actions to prevent environmental hazards. It is recommended the adoption of a participatory risk management, channels of dialogue and education society approaching Protection System and Civil Defense.

A participação social é um elemento essencial para que se possa garantir legitimidade e governabilidade no planejamento e implantação de políticas públicas. O presente trabalho teve como objetivo analisar a participação da população no processo de gerenciamento de riscos ambientais, e também avaliar se a percepção dos cidadãos pode contribuir para o diagnóstico da vulnerabilidade e riscos, e desta forma subsidiar a gestão do problema em nível local. O estudo foi realizado na bacia hidrográfica do rio Indaiá - Ubatuba, São Paulo Brasil, com área de 37,6 Km2, abrangendo os bairros do Perequê-açu, Barra Seca, Taquaral, Casanga e Sumidouro. Conforme o mapeamento realizado pelo Instituto Geológico do Estado de São Paulo (SÃO PAULO, 2006), esta bacia possui extensas áreas com riscos de inundações, escorregamentos de terra e queda de blocos. Para contextualizar a questão da participação social na gestão de riscos, foram analisados os instrumentos legais e políticas públicas em nível federal, estadual e municipal a partir da Constituição de 1988, tendo como foco principal a etapa de prevenção. O estudo da percepção ambiental teve como base teórica e conceitual as obras de Tuan (1983) e Del Rio e Oliveira (1996). Acompanhou-se também a tendência dos estudos da vulnerabilidade do lugar de Marandola Jr.; Hogan (2004a; 2004b; 2005). Para o levantamento das informações junto à população utilizou-se diversas metodologias. Na consulta junto à população foram aplicados 209 questionários, e realizadas entrevistas com educadores e lideranças locais. As atividades participantes incluíram a realização de um curso e de uma reunião comunitária sobre mapeamento e prevenção de riscos ambientais. Os resultados da análise da percepção dos participantes sobre elementos da vulnerabilidade e riscos foram representados cartograficamente e correlacionados com as informações do mapeamento técnico existente, sendo analisados seis casos específicos que demonstram problemas quanto à gestão de riscos. A falta de informações e orientações sobre a questão e o desconhecimento de grande parte dos entrevistados sobre os instrumentos de gestão e o mapeamento técnico existente, demonstram que a população local não participa do processo de gestão de riscos ambientais na área de estudo, comprovando-se a hipótese inicialmente formulada. Os recursos utilizados para coleta e espacialização dos dados se mostraram eficazes, propiciando o levantamento de informações relevantes sobre a vulnerabilidade, os perigos e riscos ambientais a partir do olhar da comunidade sobre o lugar. Estas informações podem subsidiar diretrizes e ações do poder público na prevenção de riscos ambientais. Recomenda-se a adoção de um processo participativo de gestão de riscos, com canais de diálogo e de educação aproximando a sociedade do Sistema de Proteção e Defesa Civil. / Social participation is an essential element that can ensure legitimacy and governance in the planning and implementation of public policies. This study aims to analyze the participation of the population in the process of environmental risk management, and evaluate the perception of the citizens can contribute to the diagnosis of vulnerability and risk, and thus support the management of the problem at the local scale. The study was conducted in the river basin Indaiá - Ubatuba, Sao Paulo - Brazil, with an area of 37.6 km2, covering the districts of Perequê-açu, Barra Seca, Taquaral Casanga and Sink. As the mapping done by the Geological Institute of the State of São Paulo (SAO PAULO, 2006), this basin has large areas at risk of flooding, landslides and land falling blocks. To contextualize the issue of social participation in risk management, the legal and public policy at the federal, state and municipal governments, were analyzed from the Constitution of 1988, focusing primarily on the prevention stage. The study of environmental perception was based on theoretical and conceptual works of Tuan (1983) and Del Rio and Oliveira (1996). It is also followed the trend of studies of the vulnerability of the place of Marandola Jr.; Hogan (2004a, 20 04b, 2005). For collecting the information on the population, 209 questionnaires and interviews were applied with educators and local leaders. The activities included the realization of a course and a community meeting on mapping and environmental risk prevention. The results of the analysis of the participants\' perceptions about aspects of vulnerability and risks were represented cartographically and correlated with technical information mapping existing, and six cases were analyzed that demonstrate specific issues regarding the management of risks. The lack of information and guidance on the issue and ignorance of most of the interviewees regarding the management tools and mapping existing technical, demonstrate that the local population does not participate in the process of environmental risk management in the study area, confirming the hypothesis initially formulated. The resources used for data collection and data mapping are efficient, providing a survey of relevant information about the vulnerability, hazards and environmental risks from the look of the community about the place. These informations can support policies and government actions to prevent environmental hazards. It is recommended the adoption of a participatory risk management, channels of dialogue and education society approaching Protection System and Civil Defense.

[pt] O objetivo desta dissertação é realizar uma introdução aos estudos e às aplicações dos Esquemas de Proteção de Sistemas -EPSs- usados para manter a segurança dos Sistemas de Energia Elétrica. Um pequeno conjunto de definições e conceitos das áreas de proteção, confiabilidade e análise de desempenho de sistemas de potência é apresentado com o objetivo de distinguir os EPSs das proteções convencionais de componentes do sistema. Isto também ajuda a entender as funções dos EPSs com mais clareza. Os EPSs são usados para manter a integridade do sistema quando este está submetido a fenômenos que provocam instabilidade ou desligamentos em cascata. A classificação e a descrição destes fenômenos, bem como a aplicação dos EPSs estão mostradas nesta dissertação. A estrutura geral dos EPSs, as formas de classificá-los e as diferentes ações usadas pelos EPSs para controlar as perturbações são objeto de análise do trabalho. Para exemplificar, é dada uma visão de como se situam os EPSs no Sistema Interligado Brasileiro (SIB) e também pelo restante do mundo. Alguns EPSs usados no Brasil mereceram destaque especial.As análises dos principais blecautes ocorridos no Brasil e na América do Norte são apresentadas, de forma resumida, no apêndice I. Dessas análises são tiradas muitas lições para implementar medidas que minimizam o risco de interrupções no suprimento de energia. Também é feita uma comparação do grau de severidade dos grandes blecautes ocorridos no Brasil e, para os dois maiores, é realizada uma estimativa dos seus respectivos custos de interrupção. Procurou-se também, no apêndice II, estabelecer os requisitos básicos para a implantação de EPSs que usem tecnologia baseada em microprocessadores.Com base na experiência vivida nos estudos desenvolvidos pelo grupo que analisou a segurança do SIB após o blecaute de 11-MAR-99, foram estabelecidos critérios e procedimentos para analisar a segurança do sistema e realizar estudos de implantação de EPSs. E, como desfecho, é realizado um breve estudo do SIB, onde é analisado o desempenho dos EPSs para controlar graves emergências que podem ocorrer no presente momento. / [en] The objective of this dissertation is to accomplish an introduction to the studies and the applications of the System Protection Schemes -SPSs- used to maintain the Electric Energy Systems safety. A small group of definitions and concepts from the protection,reliability and power systems performance analysis areas is presented with the objective of distinguishing SPSs from the conventional system component protections. It also helps in understanding the functions of the SPSs with more clarity. The SPSs are used to maintain the integrity of the system when it is submitted to phenomena that provoke instability or cascade circuit outages. The classification and the description of these phenomena, as well as the SPSs application are shown in this dissertation. The general structure of the SPSs, the ways of classifying them and the different actions used by SPSs to control the disturbances are the objectives of the analysis of this work. In order to exemplify, a vision is given of how the SPSs are located in the Brazilian Interconnected System -BIS- and also in the rest of the world. Some SPSs used in Brazil deserved special attention.The analyses of the main blackouts that occurred in Brazil and in North America are presented, in a summarized term, in appendix I. Considerable knowledge is obtained from these analyses, leading to implementation measures that minimize the risk of interruptions in the energy supply. A comparison is also made of the degree of severity of the great blackouts that happened in Brazil and, for the two largest, an estimate of their respective interruption costs is made. In appendix II, an attempt was also made to establish the basic requirements for the SPSs implementation using microprocessing technology. Based on the experience lived during the studies developed by the group that analyzed the safety of the BIS after the blackout on March 11/1999, criteria and procedures to analyze the safety of the system and to accomplish studies of SPSs implantation were established. Finally, a brief study of the BIS is done, where the SPSs performances are analyzed to verify the ability to control serious emergencies that can happen in the present moment.

Variable renewable energy sources typically connect to the power grid through power electronic interfaces. Increased use of such sources can cause issues for conventional distance protection. The purpose of distance protection is to detect transmission line faults and trip circuit breakers accordingly in order to maintain power system stability and power quality, and to ensure the safety of equipment and humans. Conventional distance protection solutions work satisfactorily in grids dominated by synchronous generators, but it has been recognized in industry and academia that new solutions may be needed in power grids dominated by power electronics interfaced generation due to the non-linear system impacts introduced by such sources. It was the aim of this thesis project to investigate the performance of alternative solutions used toward this end, specifically time domain distance protection solutions which are immune to the dynamics of power electronics interfaced sources. Short-circuit simulations for different fault scenarios have been performed in PSCAD, utilising models with a wind farm connected via a single overhead transmission line to a grid represented by a voltage source and impedance. The PSCAD line voltages and currents were processed in Matlab where both a more conventional phasor-based algorithm and a time domain differential equation based algorithm were implemented and simulated. A tripping logic based on detecting stable fault distance estimates within the primary protection zone was used. The implemented algorithms were compared for 96 scenarios in their ability to identify the faults and fault types, estimate the fault distances, and in their tripping speed. The results show an overall better performance for the differential equation algorithm compared to the conventional phasor-based algorithm, with more successful trips, faster tripping speed and superior distance estimate convergence on the correct fault distance. Some limitations have also been identified for the differential equation algorithm such as a fault impedance trajectory in the impedance plane which can lead to incorrect trips during external faults when using conventional tripping logic. It is suggested that more research be done regarding the differential equation algorithm with the next step being further algorithm development and testing when using fault impedance estimates and a tripping zone in the impedance plane. / Variabla förnybara energikällor använder vanligtvis kraftelektronik som ett gränssnitt för kopplingen till kraftnätet och ökningen av sådana källor kan skapa problem för konventionella distansskydd. Distansskydds syfte är att detektera jord- och fasfel på kraftledningar samt att skicka utlösningssignaler till strömbrytare för att isolera felet, vilket behövs för att upprätthålla kraftnätets stabilitet, effektkvalitet samt för att säkerställa säkerhet för komponenter och människor. Konventionella distansskydd fungerar bra i kraftnät dominerade av synkrongeneratorer men det har uppmärksammats av industrin samt den akademiska världen att nya lösningar kan behövas i kraftnät som är dominerade av energikällor med kraftelektronik-gränssnitt på grund av dess olinjära dynamik. Syftet med detta examensarbete är att undersöka prestandan av alternativa algoritmer för distansskydd som kan användas mot detta ändamål, specifikt tidsdomän algoritmer som är immuna mot dynamiken introducerad av kraftelektroniken. Kortslutningssimuleringar för olika scenarion har simulerats i PSCAD modeller med en vindkraftpark kopplad i änden på kraftledningen, där spänningarna och strömmarna sparas för vidare analys. Resultaten från PSCAD simuleringar bearbetades i Matlab där både en konventionell algoritm baserad på fasvektorer samt en tidsdomän algoritm baserad på differentialekvationer har implementerats och simulerats. Den implementerade utlösningslogiken baserades på att detektera stabila estimeringar för avståendet mellan skyddsreläet och felet på kraftledningen, där utlösningssignaler skickas för stabila estimeringar detekterade inom den primära skyddszonen för reläet. De implementerade algoritmerna jämfördes i 96 olika scenarion för deras förmåga att: identifiera fel och feltypen, estimera avståndet mellan skyddsreläet och felet samt för deras utlösningstider. Resultaten visar en i överlag bättre prestanda för differentialekvations-algoritmen jämfört med den konventionella fasvektor-baserade algoritmen med fler lyckade strömbrytarutlösningar, snabbare utlösningstider samt bättre konvergens och mer korrekt lokalisering för avståndsestimeringen mellan skyddsreläet och felet. Vissa limitationer har även identifierats för differentialekvations-algoritmen, exempelvis en felimpedans-kurva i impedansplanet vilket kan leda till inkorrekta utlösningar för externa fel om ett konventionellt impedansområden används för utlösningslogiken. Det föreslås att mer forskning bör utföras kring differentialekvations-algoritmen med nästa steg att vidare utveckla algoritmen samt utföra tester vid användande av felimpedansestimeringar och en utlösningslogik baserad på impedansområden.

One of the objectives of this study is to develop a methodology, together with a set of software programs that evaluate, in a power system, the risks of catastrophic failures caused by hidden failures in the hardware or software components of the protection system. The disturbance propagation mechanism is revealed by the analysis of the 1977 New York Blackout. The step-by-step process of estimating the relay hidden failure probability is presented. A Dynamic Event Tree for the risk-based analysis of system catastrophic failures is proposed. A reduced 179-bus WSCC sample system is studied and the simulation results obtained from California sub-system are analyzed. System weak links are identified in the case study. The issues relating to the load and generation uncertainties for the risk assessment of system vulnerabilities are addressed. A prototype system - the Hidden Failure Monitoring and Control System (HFMCS) - is proposed to mitigate the risk of power system catastrophic failures. Three main functional modules - Hidden Failure Monitoring, Hidden Failure Control and Misoperation Tracking Database - and their designs are presented. Hidden Failure Monitoring provides the basis that allows further control actions to be initiated. Hidden Failure Control is realized by using Adaptive Dependability/Security Protection, which can effectively stop possible relay involvement from triggering or propagating disturbance under stressed system conditions. As an integrated part of the HFMCS, a Misoperation Tracking Database is proposed to track the performance of automatic station equipment, hence providing automatic management of misoperation records for hidden failure analysis. / Ph. D.

The thesis is focused on the protection concept for medium voltage substation. The first theoretical part of thesis describes given medium voltage substation. Substation consists of two incoming feeders and six outgoing feeders. Due to the size of the substation was selected one outgoing feeder which is the subject of description and protection concept. Next part of the thesis is a description of the protective functions used to protect the elements in the selected feeder. This part contains a detailed description of the function and setting options for protection. The main part of the thesis describes calculation of specific protection functions and consequently with secondary testing of protective functions. Tests were performed on protective functions in the digital protections REF615 and REM620. The final part of the thesis deals with the evaluation of the secondary test results and verification saturation of the specified current transformers.